磷石膏废水的综合处置装置及处理工艺

本发明涉及含磷废水处理，具体涉及磷石膏废水的综合处置装置及处理工艺。

背景技术：

1、随着我国磷肥行业的高速发展，磷石膏的排放量迅猛增加。磷石膏的任意排放和堆积严重破坏了生态环境，不仅污染地下水资源，还造成土地资源的浪费。磷石膏渗滤液是堆场污染的最主要形式，会对堆场周边的生态环境造成极大的污染，其渗滤液来源主要分为两部分：一部分为磷石膏自身带有的水分，另一部分则为自然降雨导致；磷石膏堆浸废水中由于成份复杂，极难处理，其废水中主要含有磷酸根、砷离子、氨氮、硫酸根离子、钙镁离子、氟离子等物质，而且ph值极低，要想达到一级排放标准要求，难度极大。

2、目前针对磷石膏渗滤液的处理主要包括化学法、生物法和吸附法，化学沉析的工艺简单，效率也较高，但是投入成本比较高，且产生的大量化学沉降物又是一个污染物源头，后续处理又带来环境污染风险；生物法较为环保，成本也低，在特定条件下的除磷效率不逊于化学法，但是菌类受ph、温度的影响大，尤其是工业废水根据不同的生产方式，含有高浓度磷的情况下除磷效果并不理想，各类因素导致生物法不具有使用的普适性；吸附法应用于污水处理，不仅对合成材料的要求高，并且仅仅依靠吸附的除磷效率并不高，而且由于合成材料生产工艺限制或是成本限制，导致无法大量应用，仅适合实验室的小规模废水处理。为此我们提出一种磷石膏废水的综合处置装置及处理工艺。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷的不足，本发明提供一种磷石膏废水的综合处置装置及处理工艺，将化学法、生化法与凝胶法连用，相互协同，成本低，适用范围广，实现了高效率除磷，除磷率达90％以上。

2、一方面，本发明提供了磷石膏废水的综合处置装置，包括依次管道连接的一级反应池、二级反应池，所述一级反应池设有进水口，所述二级反应池设有出水口，关键在于：所述一级反应池的中部水平安装有卧式转笼，所述卧式转笼中填充有海绵铁，所述一级反应池的底部设有环形曝气管，所述一级反应池的进水口与所述二级反应池的出水口通过回流管道连通；所述二级反应池中设有多个折流板，多个所述折流板在所述二级反应池中形成折流通道，所述折流通道的弯折处一一对应设置有投药系统。以上方案中，先使废水在一级反应池中与海绵铁接触进行初步除磷，海绵铁会因发生铁电极反应而产生fe3+，废水中的磷酸盐可以通过与其发生氧化还原反应而被去除；在二级反应池中，废水在折流通道中流动过程中，与投药系统投放的混凝剂充分混合并加热，形成热不可逆凝胶，对废水中的游离的重金属离子及氟化物、钙、镁离子吸附，进一步净化水质，收集的凝胶再利用为肥料或其他再利用方式，实现了高效率除磷。

3、进一步地，还包括活性污泥塔，所述活性污泥塔的上部与所述一级反应池的下部通过第一循环管路连通，所述环形曝气管与所述第一循环管路连通，所述活性污泥塔的下部与所述一级反应池的上部通过第二循环管路连通，所述活性污泥塔的底部设有环形布水管，所述环形布水管与所述第二循环管路连通，所述活性污泥塔的出水口与所述二级反应池的进水口管道连通。以上方案中，通过环形曝气管的曝气作用，实现一级反应池和活性污泥塔中废水的自动循环流动，无需外界动力源，降低了含有机物含氮废水处理过程中的能耗，废水经多次在活性污泥塔与一级反应池之间的循环处理后，不仅可以发挥化学除磷的作用，还可以为微生物提供良好的栖息环境和生长代谢所需的铁和铁的氧化物，使整个系统长期稳定的运行。

4、进一步地，所述投药系统包括多个加药箱，多个所述加药箱一一对应设置在所述折流通道的弯折处，所述药箱中有工业级魔芋粉。以上方案中，废水中游离的铁离子与魔芋凝胶螯合，提高溶胀率，避免达到最大溶胀后，出现凝胶到溶胶的转变，吸附完毕后，重力沉降，分离。

5、进一步地，所述一级反应池中部水平安装有中心转轴，所述中心转轴的一端穿出所述一级反应池连接有驱动电机，所述中心转轴上固定套设有两组安装架，两组所述安装架正对设置，并且分别靠近所述中心转轴的两端设置，两组所述安装架之间平行设置有至少两根水平转轴，所述水平转轴的两端分别与靠近的所述安装架转动连接，所述水平转轴上固定穿设有所述卧式转笼。以上方案中，通过驱动电机驱动中心转轴转动，从而带动各卧式转笼围绕中心转轴公转，在转动过程中，各卧式转笼分别以各自的水平转轴为中心自转，使各卧式转笼中的海绵铁与废水充分接触反应。

6、进一步地，两组所述安装架之间设有导向套筒，所述导向套筒与所述中心转轴螺纹连接，所述导向套筒上固定设有多个伸出臂，所述伸出臂与所述水平转轴一一对应，各所述伸出臂的端面均固定设有刷头，各所述刷头中均活动穿设有水平导杆，所述水平导杆的两端分别与两组安装架固定连接，所述刷头的刷毛与所述卧式转笼接触。以上方案中，当中心转轴转动时，各刷头沿着中心转轴的长度方向移动，从而对卧式转笼的外壁进行清洁，避免污泥沉积导致海绵铁不能与污水充分接触。

7、进一步地，所述安装架为十字架，所述水平转轴为四根，所述十字架的中心固定穿设在所述中心转轴上，四根所述水平转轴的两端分别与两个所述十字架的各伸出端转动连接，四根所述水平转轴上分别固定穿设有所述卧式转笼。

8、进一步地，各所述卧式转笼中的海绵铁粒径为3-20cm。优选的方案中，海绵铁粒径范围分别为3-8cm，8-12cm，12-15cm及15-20cm，四个卧式转笼中分别填装不同粒径的海绵铁。

9、进一步地，所述二级反应池的池底为斜面，所述斜面上平行设有多个凹槽，相邻的所述凹槽交错分布形成所述折流通道，所述折流通道的底面上安装有加热器，所述折流板的底部一一对应插设在所述凹槽中，所述折流板的一侧边与所述二级反应池的池壁滑动连接，所述投药系统靠近所述斜面的上沿设置，靠近所述斜面的下沿开设有出胶口。以上方案中，当废水在折流通道中流动过程中，通过加热器对废水进行升温，从而促进魔芋凝胶转化成热不可逆凝胶，避免转化成溶胶，而导致已吸附的物质重新溶于废水，由于折流通道的底面是斜面，故废水中的凝胶会进入出胶口，有利于分离。

10、进一步地，所述折流板包括框体及滤网，所述框体的底框与所述凹槽的长度一致，所述框体的短边框开设有燕尾槽，所述燕尾槽中滑动安装有燕尾导轨，所述燕尾导轨与位于所述斜面上沿的池壁/或位于所述斜面下沿的池壁固定连接。以上方案中，废水在折流通道流动的过程中，初期，废水既可以通过滤网进入折流通道形成紊流，随着净化时间不断增长，凝胶不断附着于滤网上，形成隔断，促使废水沿着折流通道流动，并且可以根据净化需要，方便的增加或减少折流板的数量，优选的方案中，滤网为绒状滤网，便于收集的吸附后的凝胶。

11、另一方面，本发明提供一种石膏废水的综合处置装置的废水处理方法，关键在于通过以下步骤来实现：

12、s1.磷石膏堆浸废水引入一级反应池中，启动卧式转笼，使废水与海绵铁接触，进行化学除磷；

13、s2.启动风机，在环形曝气管的曝气作用下，实现对废水的曝气冲氧，控制曝气量，使活性污泥塔底部的溶解氧浓度在0.3-0.7mg/l，活性污泥塔中污水上升流速为5-15m/h，而不至于污泥流失，曝气后一级反应池底部因压强降低，将活性污泥塔中的废水吸入，而一次反应池上部因曝气及进水而液面上升，将废水导入活性污泥塔底部的布水管中，实现一级反应池和活性污泥塔中废水的自动循环流动，进行生化除磷；优选的方案中，污泥塔中培养有选择性的富集聚磷菌，通过限制活性污泥塔底部的溶解氧浓度在0.3-0.7mg/l，并限制污水上升流速，抑制s元素的氧化，进而控制并抑制丝硫菌引发的污泥膨胀，从而实现稳定的生物除磷。

14、s3.活性污泥塔中经生化除磷的废水再导入二级反应池中，废水在折流通道中流动过程中，与投药系统投放的工业级魔芋粉充分混合并加热，形成热不可逆凝胶，对废水中的重金属离子及氟化物、钙、镁离子吸附后排出；

15、s4.经过二次吸附除杂的废水，经检测达到排放标准的可以直接排放，未达到排放标准，则可以回流至一级反应池中进行循环处理。

16、本发明的有益效果：本发明将化学沉降、生物处理及凝胶处理连用，选用的海绵铁即可以作为化学除磷剂，又可以与活性污泥形成生物海绵铁体系，通过控制曝气，使一级反应池和活性污泥塔中废水的自动循环流动，使整个系统长期稳定的运行，实现了高效率除磷，同时以魔芋粉作为凝胶基质，进一步净化水质，并且成本低，相比其他除磷方法更加环保，且适用范围广，具有普适性。